1、東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的電子秒表設(shè)計(jì)學(xué) 生：馬建新專 業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：高靜 設(shè)計(jì)時(shí)間：2012.6.26東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) 50903 姓名 馬建新 設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的電子秒表設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件地 點(diǎn)：過程控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)臺(tái)、PC機(jī)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)題目要求進(jìn)行資料收集及方案的設(shè)計(jì)。 2、利用Proteus軟件，完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，包括：繪制工作原理結(jié)構(gòu)圖；編寫控制主程序及顯示等子程序；完成Proteus仿真驗(yàn)證。具體功能為：使用51系列單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)

2、器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，外部擴(kuò)展2位LED數(shù)碼管，要求顯示0-99秒的計(jì)時(shí)，并具有清零、暫停及復(fù)位功能。3、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書三、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容1、 設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書）2、 前言（緒論）(設(shè)計(jì)的目的、意義等)3、 主體設(shè)計(jì)部分4、 結(jié)束語5、 參考文獻(xiàn)四、設(shè)計(jì)時(shí)間與設(shè)計(jì)時(shí)間安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間： 2周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)、收集資料： 2 天設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制技術(shù)圖紙： 9 天編寫課程設(shè)計(jì)說明書： 2 天答辯： 1 天摘要 近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的發(fā)展, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。時(shí)間是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等

3、領(lǐng)域最常遇到的一個(gè)物理量。測(cè)量時(shí)間的基本方法是使用秒表直接測(cè)量。其中秒表的精度是人們最關(guān)心的，這就要求它的計(jì)時(shí)最小單位足夠小，顯示模塊的靈敏度足夠高。其中采用單片機(jī)進(jìn)行控制的計(jì)時(shí)系統(tǒng)就是一個(gè)典型的例子，它為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的測(cè)量手法。單片機(jī)使得一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本篇論文討論了簡(jiǎn)單的數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)與制作 ，采用LED液晶模塊進(jìn)行顯示。其中單片機(jī)通過定時(shí)器中斷的方式產(chǎn)生了10ms的最小計(jì)時(shí)單位，通過加一后判斷的方式依次進(jìn)行處理，將每個(gè)單位進(jìn)行十進(jìn)制處理后進(jìn)行顯示。1關(guān)鍵詞 AT89C51單片機(jī)；keil；proteus；秒表。1、 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的

4、和意義：秒表計(jì)時(shí)器是電器制造，工業(yè)自動(dòng)化控制、國防、實(shí)驗(yàn)室及科研單位理想的計(jì)時(shí)儀器，它廣泛應(yīng)用于各種繼電器、電磁開關(guān)，控制器、延時(shí)器、定時(shí)器等的時(shí)間測(cè)試。有關(guān)計(jì)時(shí)鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個(gè)演變階段。一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。每一階段的發(fā)展都是和當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)明分不開的。本課題是基于單片機(jī)的數(shù)字秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其利用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主要控制器，通過單片機(jī)自身的定時(shí)計(jì)數(shù)器溢出標(biāo)志產(chǎn)生最小計(jì)時(shí)單元，經(jīng)過變量的累加和判斷后，將數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。本人的主要是運(yùn)用AT89C51單片機(jī)作為主控制單元及數(shù)據(jù)處理單元。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求:1、設(shè)計(jì)一個(gè)顯示099

5、s計(jì)時(shí)的秒表；2、要求有三個(gè)按鈕：開始，暫停，清零；3、使用51系列單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能；4、外部擴(kuò)展2位LED數(shù)碼管。2、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)的總體方案如圖1所示。圖12.2.1 單片機(jī)的選型本課題在選取單片機(jī)時(shí)，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況， 選擇了AT89C51。AT89C51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖1.2為引腳排列圖， 40條引腳說明如下：2主電源引腳Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，

6、是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。圖1.2 AT89C51單片機(jī)引腳圖控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ALE/正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)

7、。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能） 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 /Vpp、/Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp為低電平時(shí)，則訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。

8、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。 P1口（P1.0 - P1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P2口（P2.0 - P2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P3口（P3.0 - P3

9、.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。2.2.2 按鈕電路的設(shè)計(jì)2.2.3 LED顯示的設(shè)計(jì) 顯示部分由一個(gè)共陽極兩位數(shù)碼管構(gòu)成，P0作為段選，P2.0作為個(gè)位位選，P2.1作為十位位選。32.2 整體電路圖2.3 系統(tǒng)所用元器件本系統(tǒng)所用的元器件清單如表所示：4元器件名稱數(shù)量7SEG-MPX2-CA1AT89C511電阻8獨(dú)立按鍵3七段數(shù)碼管1電源VCC1導(dǎo)線若干3、 軟件流程及程序設(shè)計(jì)3.1 軟件系統(tǒng)流程圖開始初始化復(fù)位鍵開始計(jì)數(shù)開始鍵停止鍵停止計(jì)數(shù)繼續(xù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)滿清零開始鍵3.2 程序STRT EQU P2.5 STP EQU P2.

10、6 CLRR EQU P2.7 ORG 00H AJMP MAIN ORG 0BH AJMP T0INT ORG 30HMAIN: MOV R0,#20H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV DPTR,#TABLE SETB EA SETB ET0 k1: LCALL DISP JB STRT,K2 LCALL DISP JNB STRT,$-3 AJMP STARTk2: JB STP,K3 LCALL DISP JNB STP,STOPK3: JB CLRR,K1 LCALL DISP JNB CLRR,CLEAR AJMP K3STA

11、RT: SETB TR0 AJMP K1 STOP: CLR TR0 AJMP K2CLEAR: CLR TR0 MOV 40H,#0 AJMP K1T0INT: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R0,RTI MOV R0,#20 MOV A,40H CJNE A,#99,ADD1 MOV 40H,#00H CLR TR0 AJMP RTI ADD1: ADD A,#01H MOV 40H,ARTI: RETI DISP: MOV A,40H MOV B,#10 DIV AB ;/當(dāng)前值除以10 MOV 20H,A ;/得出的商送給十位 MOV 21H,B ;/

12、得出的余數(shù)送給個(gè)位 CLR P2.0 SETB P2.1 MOV A,20H ;/十位顯示 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY CLR P2.1 SETB P2.0 MOV A,21H ; /個(gè)位顯示 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A RETDELAY: ;誤差 0us MOV R6,#01HDL0: MOV R5,#61H DJNZ R5,$ DJNZ R6,DL0 RETTABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;/共陽極0-9顯示代碼 DB 92H,82H,0F8H,80H,90H END4、 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括

13、硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們?cè)O(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。5 4.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，單元電路試驗(yàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯(cuò)誤（如錯(cuò)線、開路、短路等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行，硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進(jìn)行。本設(shè)計(jì)硬件是用proteus上的部件搭建而成的，在proteus的軟件中進(jìn)行連線仿真模擬。

14、 4.2軟件調(diào)試由于本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單所以是一邊在keil軟件上修改程序一邊生成HEX文件，并在proteus軟件中直接導(dǎo)入AT89C51芯片運(yùn)行并觀察結(jié)果，其中在proteus上對(duì)keil軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，查錯(cuò)時(shí)可以通過調(diào)試?yán)锩娴膯尾竭\(yùn)行、進(jìn)入子函數(shù)內(nèi)部和設(shè)置斷點(diǎn)分析。5、 總結(jié)本文主要從硬件方面說明設(shè)計(jì)的總體思路和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程，預(yù)期的設(shè)計(jì)目的是：能夠?qū)崿F(xiàn)秒表的基本功能，正常計(jì)時(shí)099s.在設(shè)計(jì)過程中，曾經(jīng)遇到很多的障礙，設(shè)計(jì)圖經(jīng)過許多次的修改最后才定下來，但在調(diào)試的過程中又出現(xiàn)了問題，需要修改原理圖；比如硬件的布局，要作到使連接的線路最短，并不沒有想象中的那么容易；再焊接過程中稍不注意就會(huì)出現(xiàn)管腳的錯(cuò)位，有些在硬件測(cè)試過程中才檢查出來。在設(shè)計(jì)中有好多問題都是因?yàn)槔碚撝R(shí)不扎實(shí)，在有些管腳的置零置一上,概念的模糊,這使作者明白要把所學(xué)到的理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐需要一段努力學(xué)習(xí)的過程；在做一個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，一定要注意理論和實(shí)踐同步進(jìn)行，光有理論知識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要用時(shí)間去檢驗(yàn)理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐。最近幾年，科學(xué)發(fā)展很快，滲透在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域。通過課程設(shè)計(jì)我們有了更深的認(rèn)識(shí),只有在設(shè)計(jì)制作的過程中不斷的學(xué)習(xí)才能有更新的進(jìn)步.不論在什么地方,什么崗位我門都要以